توربین باد از انرژی جنبشی استفاده کرده و آن را به توان مکانیکی و سپس آن را به توان الکتریکی تبدیل می­کند. پره توربین بادی نقش بسیار مهمی در بازده و توان خروجی یک توربین بادی ایفا می­کند. برای انتخاب ایرفویل پره توربین بادی محور عمودی داریوس مورد مطالعه سه ایرفویل NACA۰۰۱۵، NACA۰۰۱۸ و NACA۰۰۲۱  انتخاب  و در نرم افزار Q-Blade ضرایب برآ، پسا و نسبت ماکزیمم ضرایب برآ به پسا  بدست آورده و در نهایت ایرفویل ناکا ۰۰۱۵ در سرعت ۵، ۱۰ و ۱۵ متر بر ثانیه بیشترین مقدار نسبت ضریب برآ به ضریب پسا در زاویه حمله ۱۳ درجه  برابر با ۵۸/۲  ، زاویه حمله ۵/۶ درجه برابر با ۳/۱۵ و در زاویه حمله ۳/۶ درجه  برابر با ۹/۲۵ می باشد و سپس ایرفویل ناکا ۰۰۱۵  برای پره توربین انتخاب  و برای تحلیل عددی از روش توربولانسی K-ω SST استفاده و با نتایج آزمایشگاهی صحت­سنجی ­شد.

در ادامه توربین بادی در نرم افزار CATIA طراحی و سپس ساخته شد. برای ایجاد جریان باد از دمنده چهار فن و برای محاسبه دقیق­تر وسایل مورد استفاده در اندازه­گیری، تست و ساخت کالیبره شده­اند. نتایج نشان داد که توان راه­اندازی در سرعت سه، چهار، پنج، هفت و هشت  متر بر ثانیه توان لحظه­ای راه­اندازی توربین بادی پره متخلخل ۳۵، ۳۳، ۳۱ ، ۳۷ و ۴۸ درصد کمتر از توربین بادی پره صاف بوده ولی در سرعت نه و ده متر بر ثانیه چهار و هشت درصد بیشتر از توان لحظه­ای توربین بادی پره مستقیم بوده است.

چکیده ..............................................................................................................................................۱۵

فصل اول :آشنایی با توربین های بادی و مطالعات انجام شده......................................... ۱۷

انرژی بادی ........................................................................................................................................................,۱۹

مزایای انرژی بادی............................................................................................................................................,۱۹

تاریخچه استفاده از انرژی های بادی ..........................................................................................................,۲۰

اصول کار توربین های بادی ........................................................................................................................,۲۱

توربین بادی محور افقی .................................................................................................................................,۲۱

توربین بادی محور عمودی............................................................................................................................,۲۱

توربین های محور عمودی ساوینیوس .......................................................................................................,۲۱

توربین بادی محور عمودی داریوس............................................................................................................,۲۱

توربین های بادی محور عمودی اچ رو تور.................................................................................................,۲۲

مقایسه توربین های بادی محور عمودی و افقی ......................................................................................,۲۲

توربین های بادی هانتر دیسکی شکل .......................................................................................................,۲۲

انواع روش های حل جریان ..........................................................................................................................,۲۳

دینامیک سیالات محاسباتی .......................................................................................................................,۲۳

طرز کار با CFD .........................................................................................................................................,۲۵

گسسته سازی در CFD................................................................................................................................,۲۵

یک دست کردن مدل عددی..........................................................................................................................,۲۵

محاسبه حل .................................................................................................................................................,۲۶

مزیت های CFD........................................................................................................................................,۲۶

محدودیت های CFD.................................................................................................................................,۲۷

فصل دوم: انتخاب ایرفویل و روش­های حل جریان .......................................................... ۳۱

انتخاب ایرفویل .............................................................................................................................................,۳۱

مقدمه­ای بر آیرودینامیک ..........................................................................................................................,۳۳

آیرودینامیک توربین بادی محور عمودی داریوس ...................................................................................,۳۴

معادلات حاکم بر جریان هوا در توربین های بادی محور عمودی ......................................................,۳۶

زاویه حمله ایرفویل ........................................................................................................................................,۳۷

قدرت باد و قدرت (توان) توربین بادی ....................................................................................................,۳۷

نیروی برآ و نیروی پسا ...............................................................................................................................,۳۸

تئوری لایه مرزی .........................................................................................................................................,۳۹

سرعت­های موثر در توربین های بادی و روابط حاکم بر آ......................................................................,۳۹

نسبت سرعت محوری و سرعت جریان آزاد .............................................................................................,۴۱

رابطه حاکم بین زاویه حمله و زاویه گام پره ............................................................................................,۴۱

سرعت نسبت توربین ......................................................................................................................................,۴۱

پارامترهای مهم در عدد رینولدز .................................................................................................................,۴۱

رابطه حاکم بین سرعت نسبی و سرعت جریان باد ................................................................................,۴۲

نسبت زاویه حمله ایرفویل و نسبت سرعت ...............................................................................................,۴۲

قدرت توربین بادی .......................................................................................................................................,۴۲

مدل سازی ایرفویل ......................................................................................................................................,۴۳

طراحی آیرودینامیکی ایرفویل با استفاده از نرم افزار X-FOIL و روش المان مرزی با استفاده از کد نویسی ................................................................................................................................................................,۴۶

تحلیل به روش المان مرزی با استفاده از کدنویسی HOPMBL ....................................................,۴۷

تحلیل به روش مرزی ....................................................................................................................................,۵۰

انتخاب ایرفویل ...............................................................................................................................................,۵۱

ضریب برآ،پسا و نسبت ضریب برآ به ضریب پسای ایرفویل های انتخابی در سرعت ۵ متر بر ثانیه .............................................................................................................................................................................,۵۲

ضریب برآ،پسا و نسبت ضریب برآ به ضریب پسای ایرفویل های انتخابی در سرعت ۱۰ متر بر ثانیه .............................................................................................................................................................................,۵۵

ضریب برآ،پسا و نسبت ضریب برآ به ضریب پسای ایرفویل های انتخابی در سرعت ۱۵ متر بر ثانیه .............................................................................................................................................................................,۵۸

فصل سوم: شبیه سازی، طراحی و ساخت…….......…………………………….۶۳

معادلات حاکم بر جریان هوا در توربین های بادی محور عمودی .......................................................,۶۵

انسیس فلوئنت ...............................................................................................................................................,۶۶

نحوه مش بندی ...............................................................................................................................................,۶۶

شبیه سازی عددی .........................................................................................................................................,۷۰

شرایط مرزی ....................................................................................................................................................,۷۲

نحوه شبیه سازی در نرم افزار انسیس فلوئنت ..........................................................................................,۷۴

استقلال از شبکه ............................................................................................................................................,۷۹

طراحی و ساخت ..............................................................................................................................................,۸۱

ایرفویل ها ......................................................................................................................................................... ۸۲

سوزن خط کش ..............................................................................................................................................,۸۲

سمبه نشان .......................................................................................................................................................,۸۳

برقو کاری .........................................................................................................................................................,۸۳

پیچ متری .........................................................................................................................................................,۸۴

سوهان کاری ....................................................................................................................................................,۸۴

بازوی توربین ....................................................................................................................................................,۸۶

نحوه اتصال بازو ها یه پیچ متری ................................................................................................................,۹۱

اتصال توربین به پایه .....................................................................................................................................,۹۳

اره آب صابونی .................................................................................................................................................,۹۹

روند ساخت شاسی توربین .........................................................................................................................,۱۰۰

یاتاقان های توپی ..........................................................................................................................................,۱۰۰

استقلال از ورق آلومنیم برای ساخت پره ها ...........................................................................................,۱۰۰

پایه توربین بادی محور عمودی .................................................................................................................,۱۰۲

الکترود های کاربردی .................................................................................................................................,۱۰۸

میله نگهدارنده  یاتاقان بلبرینگ ..............................................................................................................,۱۱۱

بلبرینگ و یاتاقان بلبرینگ ........................................................................................................................,۱۱۳

اتصال بازوها ...................................................................................................................................................,۱۱۳

نحوه اتصال بازوها به قطعه ........................................................................................................................,۱۱۵

ساخت بازوهای توربین ..............................................................................................................................,۱۱۸

نیروی راه اندازی ..........................................................................................................................................,۱۱۹

وسایل مورد نیاز برای ساخت ، تست و راه اندازه گیری .....................................................................,۱۲۰

تست توربین ..................................................................................................................................................,۱۲۱

انواع خطاها ..................................................................................................................................................... ۱۲۲

فصل چهارم: بررسی نتایج ..............................................................................................۱۲۳

بررسی و نتایج ..............................................................................................................................................,۱۲۳

مقایسه نتایج ضریب برآ در نرم افزار های Q-blade و ANSYS Fluent ...............................,۱۲۳

اعتبار سنجی نتایج انسیس فلوئنت .........................................................................................................,۱۲۶

اعتیار سنجی داده های Q-blade .........................................................................................................,۱۲۷

بررسی تجربی سرعت زاویه ای نوربین بادی .......................................................................................,۱۲۸

مطالعه آزمایشگاهی نیروی لازم برای راه اندازی توربین بادیمحور عمودی داریوس .................,۱۳۱

بررسی تجربی گشتاور لازم برای راه اندازی توربین بادی محور عمودی داریوس ........................,۱۳۴

بررسی تجربی توان لحضه ای لازم برای راه اندازی توربین بادی محور عمودی داریوس ............,۱۳۷

فصل پنجم: نتیجه گیری ......................................................................................................................,۱۴۱

فهرست علائم ...............................................................................................................................................,۱۴۵

منابع ..............................................................................................................................................................,۱۴۶